УПРАВЛЯЕМЫЙ ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ

УПРАВЛЯ́ЕМЫЙ ТЕРМОЯ́ДЕРНЫЙ СИ́НТЕЗ

Авторы: В. И. Ильгисонис (Перспективы)

УПРАВЛЯ́ЕМЫЙ ТЕРМОЯ́ДЕРНЫЙ СИ́Н­ТЕЗ (УТС), кон­тро­ли­руе­мое про­те­ка­ние тер­мо­ядер­ных ре­ак­ций, при ко­то­ром дол­жен про­ис­хо­дить от­бор и даль­ней­шее ис­поль­зо­ва­ние вы­де­ляю­щей­ся энер­гии и (воз­мож­но) про­дук­тов ре­ак­ций.

В ос­но­ве УТС ле­жит про­цесс ядер­но­го син­те­за – слия­ния ядер, сбли­зив­ших­ся на рас­стоя­ние дей­ст­вия ядер­ных сил, с об­ра­зо­ва­ни­ем бо­лее тя­жё­лых ядер.

Для лёг­ких ядер (лег­че же­ле­за) ядер­ный син­тез мо­жет быть энер­ге­ти­че­ски вы­год­ным, что от­кры­ва­ет пер­спек­ти­вы УТС для энер­ге­ти­ки бу­ду­ще­го, де­лая осн. за­да­чей УТС соз­да­ние тер­мо­ядер­но­го ре­ак­то­ра.

Для сбли­же­ния на рас­стоя­ние дей­ст­вия ядер­ных сил яд­ра долж­ны об­ла­дать зна­чит. ки­не­тич. энер­ги­ей, дос­та­точ­ной для пре­одо­ле­ния ку­ло­нов­ско­го барь­е­ра. Ре­ак­ции ядер­но­го син­те­за мож­но с не­боль­шой ве­ро­ят­но­стью осу­ще­ст­вить и в тер­мо­ди­на­ми­че­ски не­рав­но­вес­ных сис­те­мах, напр.

ра­зо­гнав яд­ра од­ной или не­сколь­ких ком­по­нент ре­ак­ции и бом­бар­ди­руя ими ми­шень с яд­ра­ми др. ком­по­нен­ты (т. н. пуч­ко­вый ме­ха­низм). При низ­ких энер­ги­ях реа­ги­рую­щих ядер ре­ак­ции ядер­но­го син­те­за воз­мож­ны за счёт тун­нель­но­го эф­фек­та.

При сверх­вы­со­кой плот­но­сти ве­ще­ст­ва воз­мож­ны пик­но­ядер­ные ре­ак­ции за счёт ну­ле­вых ко­ле­ба­ний ядер в уз­лах кри­стал­лич. ре­шёт­ки.

Од­на­ко сум­мар­ный по­ло­жи­тель­ный вы­ход энер­гии мож­но по­лу­чить лишь в ре­зуль­та­те тер­мо­ядер­ных ре­ак­ций, про­те­каю­щих в реа­ги­рую­щей сме­си, на­гре­той до вы­со­кой темп-ры, что обес­пе­чи­ва­ет пре­одо­ле­ние ку­ло­нов­ско­го барь­е­ра боль­шим ко­ли­че­ст­вом ядер (при та­кой темп-ре ве­ще­ст­во обыч­но на­хо­дит­ся в со­стоя­нии плаз­мы).

Вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ная плаз­ма долж­на удер­жи­вать­ся в те­че­ние вре­ме­ни, дос­та­точ­но­го для эф­фек­тив­но­го про­те­ка­ния ре­ак­ций ядер­но­го син­те­за. В при­ро­де тер­мо­ядер­ные ре­ак­ции слу­жат гл. ис­точ­ни­ком энер­гии звёзд и ос­но­вой доз­вёзд­ных и звёзд­ных про­цес­сов нук­лео­син­те­за. К нач. 21 в. че­ло­вече­ст­во уме­ет ис­поль­зо­вать энер­гию тер­мо­ядер­ных ре­ак­ций лишь в во­ен. це­лях (тер­мо­ядер­ный взрыв – не­управ­ляе­мый про­цесс).

Реакции

Для ре­ше­ния про­бле­мы УТС ана­ли­зи­ру­ют­ся тер­мо­ядер­ные ре­ак­ции, об­ла­даю­щие наи­боль­ши­ми се­че­ния­ми при от­но­си­тель­но уме­рен­ных темп-рах.

Ин­те­рес пред­став­ля­ет ре­ак­ция ме­ж­ду яд­ра­ми тя­жё­лых изо­то­пов во­до­ро­да – дей­те­рия и три­тия: D+T→4He+n+17,6 МэВ (n – ней­трон).

Три­тий бе­та-ра­дио­ак­ти­вен с пе­рио­дом по­лу­рас­па­да 12,3 го­да; его по­лу­ча­ют об­лу­чая ней­тро­на­ми ли­тий, за­па­сы ко­то­ро­го на Зем­ле ве­ли­ки. Дей­те­рий – ста­биль­ный и ши­ро­ко рас­про­стра­нён­ный изо­топ (его со­дер­жа­ние в во­до­ро­де ок. 0,015%). Т. о.

, для DT-ре­ак­ции на Зем­ле име­ют­ся прак­ти­че­ски не­ог­ра­ни­чен­ные то­п­лив­ные ре­сур­сы. Для эф­фек­тив­но­го про­те­ка­ния этой ре­ак­ции DT-плаз­ма долж­на быть на­гре­та до темп-ры по­ряд­ка 100 млн. гра­ду­сов и удов­ле­тво­рять Ло­усо­на кри­те­рию.

Тер­мо­ядер­ная ре­ак­ция воз­мож­на и в DD-сме­си, но при бо­лее вы­со­ких зна­че­ни­ях па­ра­мет­ров плаз­мы (темп-ра долж­на быть поч­ти на по­ря­док, а про­из­ве­де­ние кон­цент­ра­ции ча­стиц на т. н. энер­гети­чес­кое вре­мя жиз­ни поч­ти на 2 по­ряд­ка вы­ше, чем для DT-ре­ак­ции).

Ещё бо­лее вы­со­кие темп-ры не­об­хо­ди­мы для без­ней­трон­ных (и по­то­му эко­ло­ги­че­ски при­вле­ка­тель­ных) ре­ак­ций D+3He→4He+p+18,3 МэВ и p+11B→34He+8,7 МэВ (p – про­тон), что де­ла­ет ма­ло­ве­ро­ят­ной воз­мож­ность реа­ли­за­ции УТС на их ос­но­ве да­же в от­да­лён­ной пер­спек­ти­ве.

Тер­мо­ядер­ные ре­ак­ции во­до­род­но­го цик­ла и уг­ле­род­но-азот­но­го цик­ла, про­те­каю­щие в звёз­дах, име­ют чрез­вы­чай­но ма­лое се­че­ние и не рас­смат­ри­ва­ют­ся в це­лях УТС. Они реа­ли­зу­ют­ся лишь бла­го­да­ря боль­шо­му ко­ли­че­ст­ву звёзд­но­го ве­ще­ст­ва, удер­жи­вае­мо­му собств.

гра­ви­та­ци­ей.

Устройства

В ка­че­ст­ве тер­мо­ядер­но­го ре­ак­то­ра для УТС наи­бо­лее при­вле­ка­тель­ны сис­те­мы, ра­бо­таю­щие в ста­цио­нар­ном или ква­зи­ста­цио­нар­ном ре­жи­ме. Та­ки­ми сис­те­ма­ми яв­ля­ют­ся маг­нит­ные ло­вуш­ки, обес­пе­чи­ваю­щие маг­нит­ное удер­жа­ние вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ной плаз­мы.

Маг­нит­ное по­ле ло­вуш­ки ог­ра­ни­чи­ва­ет дви­же­ние за­ря­жен­ных час­тиц, обес­пе­чи­вая маг­нит­ную тер­мо­изо­ля­цию плаз­мы.

Наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли маг­нит­ные ло­вуш­ки ти­па то­ка­мак – замк­ну­тые то­рои­даль­ные сис­те­мы, маг­нит­ная кон­фи­гу­ра­ция ко­то­рых соз­да­ёт­ся внеш­ни­ми ка­туш­ка­ми и те­ку­щим по плаз­ме то­ком.

То­ка­мак обес­пе­чи­ва­ет бес­ко­неч­но дол­гое удер­жа­ние уе­ди­нён­ной за­ря­жен­ной час­ти­цы, но столк­но­ве­ния ме­ж­ду час­ти­ца­ми и раз­ви­тие плаз­мен­ной тур­бу­лент­но­сти при­во­дят к по­те­рям плаз­мы.

Близ­ки­ми свой­ст­ва­ми об­ла­да­ют сис­те­мы ти­па стел­ла­ра­тор – замк­ну­тые ло­вуш­ки, маг­нит­ное по­ле ко­то­рых соз­да­ёт­ся толь­ко внеш­ни­ми об­мот­ка­ми. Стел­ла­ра­то­ры кон­ст­рук­тив­но слож­нее то­ка­ма­ков; их осн.

пре­иму­ще­ст­во свя­за­но с воз­мож­но­стью бо­лее про­дол­жи­тель­ной (ста­цио­нар­ной) ра­бо­ты, по­сколь­ку, в от­ли­чие от то­ка­ма­ков, не тре­бу­ет­ся под­дер­жа­ние те­ку­ще­го по плаз­ме то­ка. По­тен­ци­аль­но ин­те­рес­ные кон­фи­гу­ра­ции маг­нит­ных ло­ву­шек с об­ра­щён­ным маг­нит­ным по­лем ши­ро­ко­го рас­про­стра­не­ния не по­лу­чи­ли. От­кры­тые (про­боч­ные или зер­каль­ные) маг­нит­ные ловуш­ки из-за по­вы­шен­ных по­терь час­тиц в ка­че­ст­ве тер­мо­ядер­ных ре­ак­то­ров не рас­смат­ри­ва­ют­ся, од­на­ко со­хра­ня­ют­ся пер­спек­ти­вы их ис­поль­зо­ва­ния в ка­че­ст­ве тер­мо­ядер­ных ис­точ­ни­ков ней­тро­нов и плаз­мен­ных кос­мич. дви­га­те­лей.

Аль­тер­на­ти­вой маг­нит­но­го удер­жа­ния слу­жит прин­цип инер­ци­аль­но­го удер­жа­ния, ос­но­ван­ный на воз­мож­но­сти про­те­ка­ния тер­мо­ядер­ной ре­ак­ции за вре­мя ес­теств. раз­лё­та вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ной плаз­мы.

По­сколь­ку это вре­мя очень ко­рот­кое, для вы­пол­не­ния кри­те­рия Ло­усо­на смесь дей­те­рия и три­тия не­об­хо­ди­мо бы­ст­ро и силь­но сжать и на­греть.

Для это­го мож­но ис­поль­зо­вать мощ­ные ла­зер­ные им­пуль­сы (ла­зер­ный тер­мо­ядер­ный син­тез), пуч­ки ус­ко­рен­ных час­тиц (ион­ный тер­мо­ядер­ный син­тез), раз­ря­ды с боль­шим то­ком (пинч-эф­фект) и др.

По су­ти, речь идёт о ми­ниа­тюр­ных тер­мо­ядер­ных взры­вах, для реа­ли­за­ции ко­то­рых соз­да­ют­ся слож­ные мно­го­слой­ные ми­ше­ни, обес­пе­чи­ваю­щие бо­лее рав­но­мер­ное и од­но­род­ное бы­строе сжа­тие то­п­лив­ной сме­си и её на­грев.

Од­но­род­ность не­об­хо­ди­ма, что­бы из­бе­жать раз­ви­тия не­ус­той­чи­во­стей плаз­мы – од­но­го из осн. пре­пят­ст­вий на пу­ти к реа­ли­за­ции УТС. Пред­ло­жен спо­соб т. н. бы­ст­ро­го под­жи­га, ко­гда сжа­тие пред­ше­ст­ву­ет на­гре­ву, ко­то­рый дол­жен быть им­пульс­ным, сверх­ко­рот­ким для ло­каль­но­го под­жи­га ми­ше­ни, с по­сле­дую­щим рас­про­стра­не­ни­ем тер­мо­ядер­но­го го­ре­ния на всю плаз­му.

Перспективы

Осн. дос­то­ин­ст­ва УТС для энер­ге­ти­ки бу­ду­ще­го со­сто­ят в от­сут­ст­вии ог­ра­ни­че­ний по то­п­ли­ву, в зна­чи­тель­но боль­шей (по срав­не­нию с ядер­ной энер­ге­ти­кой) ра­диа­ци­он­ной и эко­ло­гич. безо­пас­но­сти, а так­же безо­пас­но­сти от­но­си­тель­но уг­роз тер­ро­риз­ма и ава­рий.

Сро­ки реа­ли­за­ции УТС и пе­ре­хо­да к ус­та­нов­кам ре­ак­тор­но­го ти­па не впол­не оп­ре­де­ле­ны из-за боль­шо­го мас­шта­ба и вы­со­кой стои­мо­сти экс­пе­рим. ус­та­но­вок. Это, в свою оче­редь, яв­ля­ет­ся сти­му­лом для ши­ро­ко­го ме­ж­ду­нар. со­труд­ни­че­ст­ва в этой об­лас­ти.

При­ме­ром та­ко­го со­труд­ни­че­ст­ва для маг­нит­но­го УТС стал то­ка­мак IТER, со­ору­жае­мый во Фран­ции ме­ж­ду­нар. кон­сор­циу­мом из 7 уча­ст­ни­ков. Этот то­ка­мак дол­жен про­де­мон­ст­ри­ро­вать дли­тель­ное го­ре­ние DT-плаз­мы с тер­мо­ядер­ным те­п­ло­вы­де­ле­ни­ем мощ­но­стью 0,4–0,5 ГВт, поч­ти на по­ря­док пре­вы­шаю­щим энер­ге­тич.

за­тра­ты. Круп­ней­шей сис­те­мой ла­зер­но­го УТС долж­на стать ус­та­нов­ка УФЛ-2М, соз­да­вае­мая в Рос. фе­де­раль­ном ядер­ном цен­тре – Все­рос. НИИ экс­пе­рим. фи­зи­ки (г. Са­ров).

Энер­гия, дос­тав­ляе­мая к ми­ше­ни УФЛ-2М, со­ста­вит 2,8 МДж, что поч­ти в 1,5 раза пре­вы­ша­ет энер­гию су­ще­ст­вую­щих ус­та­но­вок – NIF (США, 1,8 МДж) и LMF (Фран­ция, 2 МДж). Ус­та­нов­ки ITER и УФЛ-2М долж­ны быть за­пу­ще­ны в 2020-х гг.

Кро­ме пря­мо­го ис­поль­зо­ва­ния УТС для по­лу­че­ния энер­гии, воз­мож­но со­зда­ние гиб­рид­ных сис­тем, со­че­таю­щих тер­мо­ядер­ный ис­точ­ник ней­тро­нов (ТИН) и обо­лоч­ку (блан­кет), в ко­то­рой под дей­ст­ви­ем вы­со­ко­энер­гич­ных тер­мо­ядер­ных ней­тро­нов бу­дет про­ис­хо­дить на­ра­бот­ка то­п­ли­ва для обыч­ных атом­ных элек­тро­стан­ций.

Тре­бо­ва­ния к па­ра­мет­рам плаз­мы ТИН и кон­ст­рук­тив­ные тре­бо­ва­ния зна­чи­тель­но ни­же, чем к тер­мо­ядер­но­му ре­ак­то­ру, что по­вы­ша­ет ве­ро­ят­ность та­кой реа­ли­за­ции УТС.

Ряд труд­но­стей, свой­ст­вен­ных маг­нит­но­му тер­мо­ядер­но­му ре­ак­то­ру, мож­но бы­ло бы из­бе­жать, раз­мес­тив его в кос­мо­се, од­на­ко по­ка эта пер­спек­ти­ва яв­ля­ет­ся от­да­лён­ной.

Источник: http://dev.bigenc.ru/physics/text/4700247

Лазерный термоядерный синтез: история

(осторожно, картинки!)
В далеком 1997 году в Ливерморе (Калифорния) началось строительство комплекса NIF — National Ignition Facility, он же — национальный комплекс зажигания. Цель этого огромного комплекса — изучение и осуществление ICF — инерциального управляемого (термоядерного) синтеза.

Ключевое отличие этого вида синтеза от других состоит в том, что термоядерное топливо удерживает само себя за счет инерции.

(напомню, в токамаке, который собираются запустить в 2019 году во Франции, плазма удерживается магнитным полем) Процесс должен протекать следующим образом: мишень (топливный шарик, о нем подробнее дальше) нагревается до температуры, которая позволяет пройти синтезу до того, как плазма разлетится в разные стороны, то есть реакция идет импульсно.

В NIF к этой проблеме подошли так: маленький, всего два миллиметра в диаметре, шарик топлива нагревается лазерным лучом, получая огромное количество энергии за считанные мгновения, а значит топливо успеет нагреться и прореагировать не разлетевшись в разные стороны в виде плазмы. Более того, разлет частиц топлива удерживает сила инерции. Но не все так просто.

NIF рассчитан на осуществление непрямого синтеза: лазер не нагревает сам топливный шарик, а hohlraum, резонатор, который отражает лучи в топливо, причем он направляет лучи более симметрично, чем просто направленный на цель лазерный луч. Сама топливная сфера состоит из тонкой бериллиевой оболочки, где содержится твердое дейтерий-тритиевое топливо, охлажденное 18K (-255 по Цельсию).

Изначально оболочка мишени была полимерной (полистирол), однако потом технология изготовления изменилась: на слой пластика напыляют бериллий, после чего пластик удаляют, оставляя лишь бериллиевый слой. Из-за этого усовершенствования энергия направленного к центру мишени взрыва увеличивается.

Топливный шарик:

Золотой резонатор:

Процесс

Эксперименты проходят по такой схеме: лазер выпускает в инфракрасном спектре луч энергией 3 мегаджоуля.

Из них только полтора переходят в ультрафиолетовый спектр, из этих полутора лишь 85% переходят в рентгеновское излучение и примерно 15% (150 килоджоулей) будут поглощены внешними слоями цели, отразившись от позолоченного резонатора.

Внешние слои цели испарятся, создавая реактивную тягу, направленную к центру, что создаст дополнительное давление.

Реакция начинается в центре мишени и распространяется к внешним ее слоям, после чего цель приобретет плотность 1000 гр/см3 (примерно в сто раз выше плотности свинца), что приводит к выбросу примерно 20 мегаджоулей энергии в результате синтеза. Улучшения резонатора и самого лазера должны повысить поглощаемую энергию до 420 килоджоулей, а получаемую — до 100-150 МДж, но конструкция комплекса не позволяет получить более 45 МДж на выходе.

Потери энергии на пути к мишени

Гигант

Недавно, 17 июля учеными NIF был протестирован самый мощный в мире лазер. Установка побила все рекорды: мощность ультрафиолетового лазера составляет 500 тераватт. Лазер выпускает 192 луча в цель.

Длительность каждого импульса — примерно наносекунда, а расхождение между первым и последним составляет не более 30 пикосекунд, Цель же получает 1,85 МДж энергии. Температура в центре мишени достигает ста миллионов градусов Цельсия. Такой лазер делает энергетически выгодный синтез доступным.

Возможно плоды этого открытия мы будем пожинать раньше 2040 года, когда планируется получение энергии от строящегося во Франции ITER.

Получение энергии

Одна из проблем, с которыми столкнулись исследователи — получение энергии от реакции. Пока что планируется отводить тепловую энергию и преобразовывать ее в электрическую.

При достаточно большой частоте «взрывов» стенки камеры разогреются, а после этого дело останется за малым.

Однако установка не может делать более одного выстрела в 5 часов из-за сильного нагрева оптической системы, следовательно для промышленного получения энергии необходимо улучшать систему охлаждения.

История комплекса

Работа над NIF началась с демонстрации луча Beamlet в 1994, после чего, в июне 1997 года началась подготовка к строительству комплекса. Его стоимость была оценена как 1,1 млрд. долларов и еще один млрд. требовался на исследования. Комплекс должен был быть готов к 2002 году.

Однако в тот же год дату сдвинули на 2004 год, а компании было выделено еще сто млн. долларов. В декабре 1997 года строительство было приостановлено, потому что на площадке нашли кости мамонта возрастом 16 тысяч лет. В 2000 году было признано, что компания вышла за рамки бюджета, а по новым оценкам требовалось 3,9 млрд.

долларов, срок окончания стройки был сдвинут на 2006 год. Однако под новым руководством строительство продолжалось, эксперименты начались в 2005 году, а 29 мая 2009 года состоялась торжественная церемония открытия, на которой присутствовал губернатор Калифорнии, Арнольд Шварценеггер.

Уже в конце июня 2009 года начались первые эксперименты с целью в золотом резонаторе.

Схема комплекса:

Панорамы комплекса
Итак, я с нетерпением жду начала термоядерного синтеза, который должен подарить нам дешевую (а в глубине души надеюсь, что и дармовую) энергию. На мой взгляд ход экспериментов выглядит весьма многообещающе, несмотря на некоторые трудности. Но в любом случае, время покажет.

UPD 02.06.2014: ilya42 попросил переместить статью в хабы «Физика» и «Энергия и элементы питания», что я и делаю.

К сожалению, из-за нехватки времени вряд ли смогу её доработать согласно пожеланиям комментаторов, как хотел ранее.

• ядерный синтез
• наука
• лазеры

Источник: https://habr.com/post/150175/

Термоядерный синтез

Термоядерная реакция — это реакция синтеза легких ядер в более тяжелые.

Для ее осуществления необходимо, чтобы исходные нуклоны или легкие ядра сблизились до расстояний, равных или меньших радиуса сферы действия ядерных сил притяжения (т.е. до расстояний 10-15 м).

Такому взаимному сближению ядер препятствуют кулоновские силы отталкивания, действующие между положительно заряженными ядрами.

Для возникновения реакции синтеза необходимо нагреть вещество большой плотности до сверхвысоких температур (порядка сотен миллионов Кельвин), чтобы кинетическая энергия теплового движения ядер оказалась достаточной для преодоления кулоновских сил отталкивания.

При таких температурах вещество существует в виде плазмы. Поскольку синтез может происходить только при очень высоких температурах, ядерные реакции синтеза и получили название термоядерных реакций (от греч. therme “тепло, жар”).

В термоядерных реакциях выделяется огромная энергия. Например, в реакции синтеза дейтерия с образованием гелия

\(~2_1D + \ 2_1D \to \ 3_2He + \ 1_0n\)

выделяется 3,2 МэВ энергии. В реакции синтеза дейтерия с образованием трития

\(~2_1D + \ 2_1D \to \ 3_1T + \ 1_1p\)

выделяется 4,0 МэВ энергии, а в реакции

\(~2_1D + \ 3_1T \to \ 4_2He + \ 1_0n\)

выделяется 17,6 МэВ энергии.

Рис. 1. Схема реакции дейтерий-тритий

В настоящее время контролируемая термоядерная реакция осуществляется путем синтеза дейтерия \(~2H\) и трития \(~3H\). Запасов дейтерия должно хватить на миллионы лет, а запасы легко добываемого лития (для получения трития) вполне достаточны для обеспечения потребностей в течение сотен лет.

Однако при этой реакции большая часть (более 80 %) выделяемой кинетической энергии приходится именно на нейтрон. В результате столкновений осколков с другими атомами эта энергия преобразуется в тепловую. Помимо этого, быстрые нейтроны создают значительное количество радиоактивных отходов.

Поэтому наиболее перспективны «безнейтронные» реакции, например, дейтерий + гелий-3.

\(~D + \ 3He \to \ 4He + p\)

У этой реакции отсутствует нейтронный выход, который уносит значительную часть мощности и порождает наведенную радиоактивность в конструкции реактора.

Кроме того, запасы гелия-3 на Земле составляют от 500 кг до 1 тонны, однако на Луне он находится в значительном количестве: до 10 млн тонн (по минимальным оценкам — 500 тысяч тонн).

В то же время его можно легко получать и на Земле из широко распространённого в природе лития-6 на существующих ядерных реакторах деления.

Термоядерное оружие

На Земле первая термоядерная реакция была осуществлена при взрыве водородной бомбы 12 августа 1953 года на Семипалатинском полигоне.

«Ее отцом» стал академик Андрей Дмитриевич Сахаров, трижды удостоенный звания Героя Социалистического Труда за разработку термоядерного оружия.

Высокую температуру, необходимую для начала термоядерной реакции, в водородной бомбе получали в результате взрыва входящей в ее состав атомной бомбы, играющей роль детонатора. Термоядерные реакции, происходящие при взрывах водородных бомб, являются неуправляемыми.

Рис. 2. Водородная бомба

См. также

1. Термоядерная бомба
2. Термоядерное оружие

Управляемые термоядерные реакции

Если бы в земных условиях была возможность осуществлять легко управляемые термоядерные реакции, человечество получило бы практически неисчерпаемый источник энергии, так как запасы водорода на Земле огромны.

Однако на пути осуществления энергетически выгодных управляемых термоядерных реакций стоят большие технические трудности. Прежде всего необходимо создавать температуры порядка 108 К.

Такие сверхвысокие температуры могут быть получены путем создания в плазме электрических разрядов большой мощности.

Токамак

Этот метод используют в установках типа “Токамак” (ТОриодальная КАмера с МАгнитными Катушками), впервые созданных в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова. В таких установках плазму создают в тороидальной камере, являющейся вторичной обмоткой мощного импульсного трансформатора.

Его первичная обмотка подключена к батарее конденсаторов очень большой емкости. Камеру заполняют дейтерием.

При разряде батареи конденсаторов через первичную обмотку в тороидальной камере возбуждается вихревое электрическое поле, вызывающее ионизацию дейтерия и появление в нем мощного импульса электрического тока, что приводит к сильному нагреванию газа и образованию высокотемпературной плазмы, в которой может возникнуть термоядерная реакция.

Рис. 3. Принципиальная схема работы реактора

трудность заключается в том, чтобы удержать плазму внутри камеры в течение 0,1-1 с без ее контакта со стенками камеры, поскольку не существует материалов, способных выдерживать столь высокие температуры.

Эту трудность удается частично преодолеть с помощью тороидального магнитного поля, в котором находится камера.

Под действием магнитных сил плазма скручивается в шнур и как бы “висит” на линиях индукции магнитного поля, не касаясь стенок камеры.

Началом современной эпохи в изучении возможностей термоядерного синтеза следует считать 1969 год, когда на российской установке Токамак Т3 в плазме объемом около 1 м3 была достигнута температура 3 M°C. После этого ученые во всем мире признали конструкцию токамака наиболее перспективной для магнитного удержания плазмы.

Уже через несколько лет было принято смелое решение о создании установки JET (Joint European Torus) со значительно большим объемом плазмы (100 м3). Рабочий цикл установки составляет примерно 1 минуту, так как ее тороидальные катушки изготовлены из меди и быстро нагреваются.

Эта установка начала работать в 1983 году и остается пока крупнейшим в мире токамаком, обеспечивающим нагрев плазмы до температуры 150 M°C.

Рис. 4. Конструкция реактора JET

В 2006 представители России, Южной Кореи, Китая, Японии, Индии, Евросоюза и США подписали в Париже соглашение о начале работ по строительству первого Международного термоядерного экспериментального реактора (International Tokamak Experimental Reactor — ITER).

Магнитные катушки реактора ITER будут созданы на основе сверхпроводящих материалов (что, в принципе, позволяет работать непрерывно при условии поддержания тока в плазме), так что проектировщики надеются обеспечить гарантированный рабочий цикл длительностью не менее 10 минут.

Рис. 5. Конструкция реактора ITER.

Реактор будет построен в районе города Кадараш (Cadarache), расположенного в 60 километрах от Марселя на юге Франции. Работы по подготовке стройплощадки начнутся весной будущего года. Возведение самого реактора планируется начать в 2009 году.

Строительство продлится десять лет, работы на реакторе предполагается проводить в течение двадцати лет. Общая стоимость проекта составляет примерно 10 миллиардов долларов. Сорок процентов расходов будет нести Евросоюз, шестьдесят процентов придутся в равных долях на остальных участников проекта.

Лазерный термоядерный синтез (УЛС)

Другим путем достижения этой цели является лазерный термоядерный синтез. Сущность такого метода состоит в следующем. Замороженную смесь дейтерия и трития, приготовленную в виде шариков диаметром менее 1 мм, равномерно облучают со всех сторон мощным лазерным излучением.

Это приводит к нагреванию и испарению вещества с поверхности шариков. При этом давление внутри шариков возрастает до величин порядка 1015 Па.

Под действием такого давления происходят увеличение плотности и сильное нагревание вещества в центральной части шариков и начинается термоядерная реакция.

В отличие от магнитного удержания плазмы, в лазерном время удержания (т. е.

время существования плазмы с высокой плотностью и температурой, определяющее длительность термоядерных реакций) составляет 10–10 — 10–11 с, поэтому ЛТС может осуществляться только в импульсном режиме.

Предложение использовать лазеры для термоядерного синтеза впервые было высказано в Физическом институте им. П. Н. Лебедева АН СССР в 1961 Н. Г. Басовым и О. Н. Крохиным.

Рис. 6.

В Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса в Калифорнии закончено (май 2009) строительство самого мощного в мире лазерного комплекса. Он получил название «Национальная зажигательная установка» (US National Ignition Facility, NIF). Строительство продолжалось 12 лет. На лазерный комплекс было потрачено 3,5 млрд. долл.

Рис. 7. Принципиальная схема УЛС

В основе NIF – 192 мощных лазера, которые будут одновременно направляться на миллиметровую сферическую мишень (около 150 микрограммов термоядерного топлива – смесь дейтерия и трития; в дальнейшем радиоактивный тритий можно будет заменить легким изотопом гелия-3). Температура мишени достигнет в результате 100 млн. градусов, при этом давление внутри шарика в 100 млрд. раз превысит давление земной атмосферы.

Преимущества синтеза

Сторонники использования термоядерных реакторов для производства электроэнергии приводят следующие аргументы в их пользу:

• практически неисчерпаемые запасы топлива (водород). Например, количество угля, необходимого для обеспечения работы тепловой электростанции мощностью 1 ГВт составляет 10000 тонн в день (десять железнодорожных вагонов), а термоядерная установка такой же мощности будет потреблять в день лишь около 1 килограмма смеси D + T. Озеро среднего размера в состоянии обеспечить любую страну энергией на сотни лет. Это делает невозможным монополизацию горючего одной или группой стран;
• отсутствие продуктов сгорания;
• нет необходимости использовать материалы которые могут быть использованы для производства ядерного оружия, таким образом исключается случаи саботажа и терроризма;
• по сравнению с ядерными реакторами, вырабатывается незначительное количество радиоактивных отходов с коротким периодом полураспада;
• реакция синтеза не производит атмосферных выбросов углекислоты, что является главным вкладом в глобальное потепление.

Почему создание термоядерных установок столь затянулось?

1. Долгое время считалось, что проблема практического использования энергии термоядерного синтеза не требует срочных решений и действий, так как еще в 80-х годах прошлого столетия источники ископаемого топлива казались неистощимыми, а проблемы экологии и изменения климата не волновали общественность.

На основании оценок Геологической службы США (2009) рост мировой добычи нефти будет продолжаться не более 20 ближайших лет (другие специалисты предсказывают, что пик добычи будет достигнут уже через 5–10 лет), после чего объем добываемой нефти начнет уменьшаться со скоростью около 3 % в год. Перспективы добычи природного газа выглядят ненамного лучше.

Обычно говорят, что каменного угля нам хватит еще на 200 лет, но этот прогноз основан на сохранении существующего уровня добычи и расхода.

Между тем, потребление угля сейчас возрастает на 4,5 % в год, что сразу сокращает упомянутый период в 200 лет всего до 50 лет! Из сказанного ясно, что уже сейчас мы должны готовиться к окончанию эпохи использования ископаемых типов горючего.2. Термоядерную установку нельзя создать и продемонстрировать в малых размерах.

Научно-технические возможности и преимущества термоядерных установок могут быть проверены и продемонстрированы лишь на достаточно крупных станциях, типа упоминавшегося реактора ITER. Общество просто не было готово к финансированию столь крупных проектов, пока не было достаточной уверенности в успехе.

Управляемый термоядерный синтез

«Мы сказали, что поместим Солнце в коробку. Идея прекрасна. Но проблема в том, что мы не знаем, как создать эту коробку» — Пьер Жиль де Жен, лауреат нобелевской премии по физике 1991 года.

История становления задачи

В то время, как тяжёлых элементов, требующихся для ядерных реакций на Земле и в целом в космосе довольно мало, лёгких элементов для термоядерных реакций очень много как на Земле, так и в космосе.

Поэтому идея использовать термоядерную энергию во благо человечества пришла практически сразу с пониманием процессов, лежащих в её основе – это сулило поистине безграничные возможности, так как запасов термоядерного топлива на Земле должно было хватить на десятки тысяч лет вперёд.

Уже в 1951 году появились два основных направления развития термоядерных реакторов: Андреем Сахаровым и Игорем Таммом была разработана архитектура токамака в котором рабочая камера представляла из себя тор, в то время как Лайманом Спитцером была предложена архитектура стеллатора более замысловатой конструкции по форме более всего напоминающая лист Мёбиуса перевёрнутый не один, а несколько раз.

Простота принципиальной конструкции токамака позволила длительное время развивать это направление за счёт повышения характеристик обычных и сверхпроводящих магнитов, а также путём постепенного увеличения размеров реактора. Но с повышением параметров плазмы постепенно стали также проявляться и проблемы с её нестабильным поведением, которые тормозили процесс.

Сложность конструкции стеллатора и вовсе привела к тому что после первых экспериментов в 50-х годах развитие этого направления на долгое время остановилось. Новое дыхание оно получило совсем недавно с появлением современных систем автоматизированного проектирования, которые позволили спроектировать стеллатор Wendelstein 7-X с необходимыми для его работы параметрами и точностью конструкции.

Физика процесса и проблемы в его реализации

Атомы железа имеют максимальную энергию связи на нуклон – то есть показатель энергии которую нужно затратить чтобы разделить атом на его составляющие нейтроны и протоны, делённый на их общее количество. Все атомы с меньшей и большей массой имеют этот показатель ниже железа:

При этом в термоядерных реакциях слияния лёгких атомов вплоть до железа выделяется энергия, а масса образующегося атома становится слегка меньше суммы масс исходных атомов на величину, соотносящуюся с выделяемой энергией по формуле E=mc² (так называемый дефект массы). Таким же образом выделяется энергия при ядерных реакциях деления атомов тяжелее железа.

При реакциях слияния атомов выделяется огромная энергия, но для того чтобы извлечь эту энергию нам в начале необходимо приложить определённое усилие для преодоления сил отталкивания между атомными ядрами которые являются положительно заряженными (преодолеть кулоновский барьер).

После того как нам удалось сблизить пару атомов на необходимое расстояние в действие вступает сильное ядерное взаимодействие, которое связывает нейтроны и протоны.

Для каждого вида топлива кулоновский барьер для начала реакции отличается также, как и отличается оптимальная температура реакции:

При этом первые термоядерные реакции атомов начинают фиксироваться задолго до достижения средней температурой вещества этого барьера благодаря тому, что кинетическая энергия атомов подвержена распределению Максвелла:

Но реакция при относительно низкой температуре (порядка нескольких млн °C) идёт крайне медленно.

Так скажем в центре Солнца температура достигает 14 млн °C, но удельная мощность термоядерной реакции в таких условиях составляет только 276,5 Вт/м³, а для полного расходования своего топлива Солнцу требуются несколько млрд лет.

Такие условия являются неприемлемыми для термоядерного реактора, так как при таком низком уровне выделения энергии мы неизбежно будем затрачивать на нагрев и сжатие термоядерного топлива больше, чем будем получать от реакции взамен.

По мере роста температуры топлива всё большая доля атомов начинает обладать энергией, превышающий кулоновский барьер и эффективность реакции растёт, достигая своего пика.

С дальнейшим повышением температуры скорость реакции снова начинает падать уже за счёт того, что кинетическая энергия атомов становится слишком большой и они «проскакивают» мима друг друга не в состоянии удержаться сильным ядерным взаимодействием.

Таким образом решение как получить энергию из управляемой термоядерной реакции было получено довольно быстро, но вот реализация этой задачи затянулась на полвека и так ещё до конца и не закончена.

Причина этого кроется в поистине безумных условиях, в которые оказалось необходимо поместить термоядерное топливо – для положительного выхода от реакции его температура должна была составлять несколько десятков млн °C.

Такую температуру физически не могли выдержать никакие стенки, но эта проблема почти сразу привела и к её решению: так как разогретое до таких температур вещество является горячей плазмой (полностью ионизованным газом) которое заряжено положительно, то решение оказалось лежащим на поверхности – нам просто надо было поместить такую разогретую плазму в сильное магнитное поле, которое будет удерживать термоядерное топливо на безопасном расстоянии от стенок.

Прогресс на пути его реализации

Исследования по данной теме идут в нескольких направлениях сразу:

1. с помощью использования сверхпроводящих магнитов учёные стараются сократить энергию, затрачиваемую на зажигание и поддержание реакции;
2. с помощью новых поколений сверхпроводников повышается индукция магнитного поля внутри реактора, которая позволяет удерживать плазму с более высокими показателями плотности и температуры, что увеличивает удельную мощность реакторов на единицу их объёма;
3. исследования в области горячей плазмы и успехи в сфере вычислительной техники позволяют лучше контролировать потоки плазмы, тем самым приближая термоядерные реакторы к их теоретическим пределам эффективности;
4. прогресс в предыдущей области также позволяет дольше удерживать плазму в стабильном состоянии, что увеличивает эффективность реактора за счёт того, что нам не надо так часто разогревать плазму вновь.

Не смотря на все трудности и проблемы, лежавшие на пути к управляемой термоядерной реакции, эта история уже приближается к своему финалу.

В энергетике принято использовать показатель EROEI – energy return on energy investment (соотношение затраченной энергии при производстве топлива к тому объёму энергии, который мы из него получаем в итоге) для расчёта эффективности топлива.

И в то время как EROEI угля продолжает расти, то этот показатель у нефти и газа достиг своего пика в середине прошлого века и теперь неуклонно падает за счёт того, что новые месторождения этих топлив находятся во всё в более труднодоступных местах и на всё больших глубинах:

При этом наращивать производство угля мы также не можем по той причине, что получение энергии из него является очень грязным процессом и буквально уносит жизни людей прямо сейчас от различных заболеваний лёгких.

Так или иначе мы сейчас стоим на пороге заката эры ископаемых топлив – и это не происки экологов, а банальные экономические расчёты при взгляде в будущее.

При этом EROI у экспериментальных термоядерных реакторов, появившихся также в середине прошлого века, неуклонно росли и в 2007 году достигли психологического барьера в единицу – то есть в этом году человечеству впервые удалось получить посредством термоядерной реакции больше энергии, чем затратить на её осуществление.

И несмотря на то что на реализацию реактора ITER, эксперименты с ним и производство уже первой демонстрационной термоядерной электростанции DEMO на основе полученного при реализации ITER опыта потребуется ещё много времени. Уже нет никаких сомнений в том, что за такими реакторами находится наше будущее.

Критика исследований

Основная критика исследований в области термоядерных реакторов основана на том, что исследования идут крайне медленно. И это правда – от первых экспериментов до производства безубыточной термоядерной реакции нам потребовалось целых 66 лет.

Но суть проблемы тут заключается в том, что финансирование таких исследований никогда не достигало необходимого уровня – вот пример оценок Администрации энергетических исследований и разработок США по уровню финансирования проекта постройки термоядерного реактора и времени его завершения:

Как видно по этому графику – удивительно не то что мы до сих пор не имеем коммерческих термоядерных реакторов, производящих электроэнергию, а то, что мы вообще смогли добиться какого-то положительного выхода энергии из экспериментальных реакторов на данный момент.

Только благодаря совместной кооперации всех развитых стран в лице Евросоюза, России, США, Китая, Японии и Индии удалось проспонсировать такой проект как ITER, который должен привести нас в дальнейшем к электростанции DEMO и сотням других термоядерных электростанций, которые заменят нам в будущем иссякающие запасы легкодоступных ископаемых топлив.

by HyperComments

Источник: https://SpaceGid.com/upravlyaemyiy-termoyadernyiy-sintez.html

Термоядерный синтез — энергия будущего

Солнце — это раскаленный газовый шар, который каждую секунду выделяет столько энергии — сколько человечеству хватило бы на миллион лет. Такой невероятный объем энергии высвобождается благодаря термоядерному синтезу и ядерным реакциям, которые происходят в его недрах уже около 5 миллиардов лет.

Что такое термоядерный синтез?

Термоядерный синтез — это процесс, в котором ядра легких атомов сливаются друг с другом образуя более тяжелые атомы. Это слияние сопровождается выделением большого количества энергии.

Еще в середине 20 века человечество хотело приручить этот источник энергии, воспроизведя технологию работы нашего Солнца.

Говоря простым языком, для этого требовалось нагреть смесь определенных веществ (например, дейтерий и тритий) до температуры в 50 миллионов градусов и выше, тем самым превратив их в плазму.

Такая высокая температура способна сильно разогнать легкие атомы, чтобы те преодолели «Кулоновский барьер» и сблизились на расстояние, достаточное для возникновения термоядерной реакции.

Прошло уже более 60 лет, с тех пор как впервые был применен термоядерный синтез, но мы так и не научились контролировать эту реакцию, чтобы получать из нее необходимые нам блага в виде энергии и отказаться от источников, загрязняющих нашу планету. К числу подобных источников можно отнести и современную атомную энергетику, использующую ядерную реакцию деления.

Основные опасения, по поводу современной ядерной энергетики, породили аварии в Чернобыле в 1986 году и на Фукусиме в 2011 году. В частности, катастрофа на Фукусиме разрушила миф об энергетических реакторах с нулевым риском.

 Но кроме значительных рисков для безопасности, эти реакторы также имеют проблемы с утилизацией отходов и перекачивают огромное количество воды. Другой важный момент заключается в том, что основным источником топлива для современных атомных реакторов служит Уран-235, запасов которого вряд ли хватит на ближайшее столетие.

Именно поэтому будущее, с развитой термоядерной энергетикой, выглядит таким привлекательным.
Схема работы АЭС на двухконтурном водо-водяном ядерном реакторе, который использует реакцию распада

Однако, в отличии от ядерной реакции деления, которая используется в современных атомных станциях, ядерный синтез оказался крепким орешком. Много десятилетий ученые со всего мира ломают головы разрабатывая технологии, для получения стабильной и безопасной реакции. Было придумано несколько видов реакторов, но ни один из них не годится для практического применения.

Термоядерный реактор

Дейтерий (2H) и тритий (3H) — это изотопы первого и самого легкого химического элемента — водорода, именно их комбинация зарекомендовала себя на роль источника энергии будущего (рассматриваются и другие типы реакций). При каждом слиянии дейтерия и трития образуется нейтрон и ядро гелия, а также 17,6 МэВ энергии.

Слияние дейтерий — тритий
Wikimedia

Если сравнить термоядерный и ядерный реактор, то из одного килограмма исходной смеси в термоядерном реакторе будет производиться в три раза больше энергии, чем в ядерном. Для сравнения с другими источниками энергии, представьте, что 86 грамм дейтерий тритиевой смеси производит такое же количество энергии, как при сжигании 1000 тонн угля.

Но как упоминалось выше, чтобы пользоваться этой энергией, нужно разработать реактор, который бы работал стабильно и безопасно. Однако это не простая задача, потому что для удержания невероятно горячей плазмы, нужно было создать особый сосуд.

Стелларатор

Квазисимметричный стелларатор HSX, США

Стелларатор отличается от токамака тем, что магнитное поле для изоляции плазмы от внутренних стенок тороидальной камеры полностью создаётся внешними катушками, позволяя использовать его в непрерывном режиме. Его силовые линии подвергаются вращательному преобразованию, в результате которого эти линии многократно обходят вдоль тора и образуют систему замкнутых вложенных друг в друга тороидальных магнитных поверхностей.

Сама концепция стеллараторов возникла в середине 20 века, но существенный прогресс в их улучшении был достигнут в начале 21 века благодаря развитию компьютерных технологий, а в частности, графических программ.

В то время как токамак работает в импульсном режиме (из-за того, что там происходят срывы плазмы), стелларатор является стационарной машиной (теоретически), при условии, что там удастся реализовать стеллараторную конфигурацию.

Основным недостатком стеллараторов является их малоизученность в действии. Конструкция стелларатора оказалась настолько сложной, что уровень развития техники долгое время не позволял его построить.

Не удивительно, что изучение термоядерного синтеза на стеллараторах было заброшено, в то время, как на токамаках оно не останавливалось.

Вероятно, по этой причине самый масштабный проект в данной области — ITER (ИТЭР) взял за свою основу токамак, а не стелларатор.

Международный экспериментальный термоядерный реактор ITER (ИТЭР)

ИТЭР — это международный мегапроект по исследованию термоядерного синтеза, который станет самым гигантским термоядерным реактором за всю историю человечества. В его постройке участвует 35 стран, так как, еще в середине семидесятых стало ясно, что одна страна вряд ли способна решить эту проблему.

Для размещения гигантского реактора предлагались разные площадки, но в итоге «стройку века» было решено начать на юге Франции. Строительство стартовало в 2007 году, но с тех пор ИТЭР столкнулся с техническими задержками, отставанием от графика, сменой руководства и увеличением расходов, которые выросли с первоначальной оценки в пять миллиардов евро до примерно 20 миллиардов евро.

Но это не удивительно, ведь это самый дорогой и масштабный научный проект за который взялось человечество. Согласно расчетам, весить он будет как три Эйфелевых башни — 23 000 тонн, диаметр самого реактора будет достигать 20 метров в ширину и 60 метров в высоту.

Объем плазмы, которую ученые планируют получать на этой установке оценивается в 840 кубических метров, что в 10 раз больше, чем на самом большом и современном токамаке, имеющемся сейчас.

Термоядерная реакция в недрах токамака ИТЭР будет происходить при немыслимых 150 миллионов градусов Цельсия.

Чтобы удерживать такой объем плазмы, магнитное поле на ИТЭР будет приблизительно в 200 раз больше, чем у Земли. Таких показателей удастся достичь используя несколько сотен тонн сверхпроводников. Как уже можно понять, это ноу-хау будет использовать все передовые технологии и последние наработки достигнутые человечеством в науке.

Однако какие бы усилия не были задействованы для строительства ИТЭР, этот реактор является лишь первым шагом в термоядерное будущее.

Основная причина его создания состоит в изучении поведения плазмы на сверхвысоких термоядерных температурах, и только если испытания пройдут успешно, то начнется строительство первого демонстрационного реактора. На текущий момент проект ИТЭР завершен приблизительно на 70%.

Другие разработки

Токамаки и стеллараторы не единственные в своем роде. Кроме них есть еще несколько направлений, в которых ведутся исследования термоядерного синтеза. Коротко опишем некоторые из них.

Инерциальный термоядерный синтез (ICF) — это тип исследований, посвященный изучению термоядерного синтеза, в котором предпринимаются попытки инициировать реакции слияния путем нагревания и сжатия топливной мишени (обычно в форме таблетки), которая чаще всего содержит смесь дейтерия и трития.

 Типичные топливные таблетки имеют размер булавочной головки и содержат около 10 миллиграммов топлива. Чаще всего, в системах ICF используется один лазер, луч которого разделяется на несколько потоков, которые впоследствии индивидуально усиливаются в триллион раз или более.

Одна из последних ICF установок строится во Франции и называется Laser Mégajoule.

Магнитоинерциальное слияние (MIF) описывает класс термоядерных устройств, которые сочетают в себе аспекты термоядерного синтеза и инерциального термоядерного синтеза (ICF) в попытке снизить стоимость термоядерных устройств.

Слияние намагниченных мишеней (MTF) — это концепция термоядерного синтеза, которая сочетает в себе особенности синтеза с магнитным удержанием и синтеза с инерционным удержанием (ICF).

 Подобно магнитному подходу, термоядерное топливо при более низкой плотности ограничено магнитными полями и нагревается до состояния плазмы.

 Как и в случае инерционного подхода, плавление инициируется быстрым сжатием цели, что значительно увеличивает плотность топлива и температуру.

Пузырьковый синтез (соносинтез) — это реакция ядерного синтеза, предположительно происходящая внутри чрезвычайно больших коллапсирующих пузырьков газа, созданных в жидкости во время акустической кавитации. Исследования в данной области были окружены противоречиями, включая утверждения, что они являются мошенничеством (это привело к применению санкций в отношении Университета Пердью и некоторых его сотрудников).

В заключение

Как только термоядерные реакторы станут реальностью, они абсолютно изменят глобальный энергетический баланс, который заложит основу для революции в области чистой энергии.

Будучи источником неопасной и не нуждающейся в углероде энергии, не производящим долгоживущих радиоактивных отходов, термоядерный синтез в конечном итоге приведет к устареванию электростанций, работающих на ископаемом топливе, и ядерных установок на основе урана.

Он станет источником, который сможет дать нам стабильную энергию в почти неограниченных масштабах.

• Изобретения
• Проблемы науки
• Экологические проблемы

Источник: https://sci-news.ru/2019/termojadernyj-sintez-jenergija-budushhego/